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Dtsch Med Wochenschr 2004; 129(22): 1269-1275
DOI: 10.1055/s-2004-826854
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Angiologie
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Vaskuläre Progenitorzellen und Atherogenese

Regression und Regeneration durch das Knochenmark?Vascular progenitor cells and atherogenesisRegression and regeneration by bone marrow-devided cells?N. Werner1 , G. Nickenig1
  • 1Innere Medizin III (Kardiologie/Angiologie), Universitätskliniken des Saarlandes
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eingereicht: 24.9.2003

akzeptiert: 15.1.2004

Publication Date:
21 July 2004 (online)

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Kardiovaskuläre Erkrankungen sind die häufigste Todesursache in den westlichen Industrienationen. Diabetes mellitus, Nikotinabusus, Hyperlipidämie, arterielle Hypertonie sowie Alter führen über eine Schädigung der gefäßauskleidenden Endothelzellschicht zur endothelialen Dysfunktion, die mit einer erhöhten Permeabilität der Endothelzellschicht, Apoptose und Veränderungen der Oberflächen- und Adhäsionsmoleküle einhergeht. Die gesteigerte Adhäsion von Thrombozyten und die Invasion von Entzündungszellen in die Gefäßwand, gefolgt von Migration und Proliferation glatter Gefäßmuskelzellen, führen zur Entstehung einer atherosklerotischen Plaque [29].

Ein gesundes Gefäßendothel bzw. die Regeneration und Rekonstitution einer geschädigten Endothelzellschicht sind für die Vermeidung von Atherosklerose und Restenosierungsprozessen nach Herzkatheterinterventionen von entscheidender Bedeutung [27]. Bislang ging man davon aus, dass die reparativen Mechanismen nach einer Endothelläsion durch die angrenzenden Endothelzellen via Proliferation und Wachstum per continuitatem erfolgen. Neuere Untersuchungen zeigen, dass auch zirkulierende endotheliale Progenitorzellen (EPC) aus dem Knochenmark eine wichtige Rolle spielen [2] [11]. Welchen Einfluss aus dem Knochenmark stammende Zellen bei der Atherogenese haben, ist gegenwärtig Gegenstand intensiver Forschung.

Im Folgenden werden neue Erkenntnisse der Stammzellbiologie vorgestellt und die Plastizität von adulten Stammzellen näher beleuchtet. Es werden die wichtigsten experimentellen und klinischen Untersuchungen zum Einfluss von Stamm- und Progenitorzellen auf kardiovaskuläre Erkrankungen diskutiert. Einen besonderen Schwerpunkt wird dabei die Rolle von vaskulären Stamm- und Progenitorzellen bei der Atherogenese einnehmen.

Literatur

  • 1 Anderson D J, Gage F H, Weissman I L. Can stem cells cross lineage boundaries?.  Nat Med. 2001;  7 393-395
    Google Scholar
  • 2 Asahara T, Masuda H, Takahashi T. et al . Bone marrow origin of endothelial progenitor cells responsible for postnatal vasculogenesis in physiological and pathological neovascularization.  Circ Res. 1999;  85 221-228
    Google Scholar
  • 3 Asahara T, Murohara T, Sullivan A. et al . Isolation of putative progenitor endothelial cells for angiogenesis.  Science. 1997;  275 964-967
    Google Scholar
  • 4 Assmus B, Schächinger V, Teupe C. et al . Transplantation of Progenitor Cells and Regeneration Enhancement in Acute Myocardial Infarction (TOPCARE-AMI).  Circulation. 2002;  106 3009-3017
    Google Scholar
  • 5 Badorff C, Brandes R P, Popp R. et al . Transdifferentiation of blood-derived human adult endothelial progenitor cells into functionally active cardiomyocytes.  Circulation. 2003;  107 1024-1032
    Google Scholar
  • 6 Bernal-Mizrachi L, Jy W, Jimenez J J. et al . High levels of circulating endothelial microparticles in patients with acute coronary syndromes.  Am Heart J. 2003;  145 962-970
    Google Scholar
  • 7 Blau H M, Brazelton T R, Weimann J M. The evolving concept of a stem cell: entity or function?.  Cell. 2001;  105 829-841
    Google Scholar
  • 8 Boulanger C M, Scoazec A, Ebrahimian T. et al . Circulating microparticles from patients with myocardial infarction cause endothelial dysfunction.  Circulation. 2001;  104 2649-2652
    Google Scholar
  • 9 Brazelton T R, Rossi F M, Keshet G I, Blau H M. From marrow to brain: expression of neuronal phenotypes in adult mice.  Science. 2000;  290 1775-1779
    Google Scholar
  • 10 Campbell J H, Han C L, Campbell G R. Neointimal formation by circulating bone marrow cells.  Ann N Y Acad Sci. 2001;  947 18-24
    Google Scholar
  • 11 Crosby J R, Kaminski W E, Schatteman G. et al . Endothelial cells of hematopoietic origin make a significant contribution to adult blood vessel formation.  Circ Res. 2000;  87 728-730
    Google Scholar
  • 12 Galli R, Borello U, Gritti A. et al . Skeletal myogenic potential of human and mouse neural stem cells.  Nat Neurosci. 2000;  3 986-991
    Google Scholar
  • 13 Gill M, Dias S, Hattori K. et al . Vascular trauma induces rapid but transient mobilization of VEGFR2(+)AC133(+) endothelial precursor cells.  Circ Res. 2001;  88 167-174
    Google Scholar
  • 14 Goodell M A, Jackson K A, Majka S M. et al . Stem cell plasticity in muscle and bone marrow.  Ann N Y Acad Sci. 2001;  938 208-218
    Google Scholar
  • 15 Gunsilius E, Duba H C, Petzer A L, Kahler C M, Gastl G A. Contribution of endothelial cells of hematopoietic origin to blood vessel formation.  Circ Res. 2001;  88 E1
    Google Scholar
  • 16 Handgretinger R, Gordon P R, Leimig T. et al . Biology and plasticity of CD133+ hematopoietic stem cells.  Ann N Y Acad Sci. 2003;  996 141-151
    Google Scholar
  • 17 Hattori K, Dias S, Heissig B. et al . Vascular endothelial growth factor and angiopoietin-1 stimulate postnatal hematopoiesis by recruitment of vasculogenic and hematopoietic stem cells.  J Exp Med. 2001;  193 1005-1014
    Google Scholar
  • 18 Hattori K, Heissig B, Wu Y. et al . Placental growth factor reconstitutes hematopoiesis by recruiting VEGFR1(+) stem cells from bone-marrow microenvironment.  Nat Med. 2002;  8 841-849
    Google Scholar
  • 19 Heeschen C, Aicher A, Lehmann R. et al . Erythropoietin is a potent physiologic stimulus for endothelial progenitor cell mobilization.  Blood. 2003;  102 1340-1346
    Google Scholar
  • 20 Hill J M, Zalos G, Halcox J P. et al . Circulating endothelial progenitor cells, vascular function, and cardiovascular risk.  N Engl J Med. 2003;  348 593-600
    Google Scholar
  • 21 Hove W R, Van Hoek B, Bajema I M, Ringers J, Van Krieken J H, Lagaaij E L. Extensive chimerism in liver transplants: Vascular endothelium, bile duct epithelium, and hepatocytes.  Liver Transpl. 2003;  9 552-556
    Google Scholar
  • 22 Ianus A, Holz G G, Theise N D, Hussain M A. In vivo derivation of glucose-competent pancreatic endocrine cells from bone marrow without evidence of cell fusion.  J Clin Invest. 2003;  111 843-850
    Google Scholar
  • 23 Ikpeazu C, Davidson M K, Halteman D, Browning P J, Brandt S J. Donor origin of circulating endothelial progenitors after allogeneic bone marrow transplantation.  Biol Blood Marrow Transplant. 2000;  6 301-308
    Google Scholar
  • 24 Jackson K A, Majka S M, Wang H. et al . Regeneration of ischemic cardiac muscle and vascular endothelium by adult stem cells.  J Clin Invest. 2001;  107 1395-1402
    Google Scholar
  • 25 Jimenez J J, Jy W, Mauro L M, Soderland C, Horstman L L, Ahn Y S. Endothelial cells release phenotypically and quantitatively distinct microparticles in activation and apoptosis.  Thromb Res. 2003;  109 175-180
    Google Scholar
  • 26 Laufs U, Werner N, Link A. et al . Physical Training Increases Endothelial Progenitor Cells, Inhibits Neointima Formation, and Enhances Angiogenesis.  Circulation. 2004;  109 220-226
    Google Scholar
  • 27 Libby P, Schwartz D, Brogi E, Tanaka H, Clinton S K. A cascade model for restenosis. A special case of atherosclerosis progression.  Circulation. 1992;  86 III47-III52
    Google Scholar
  • 28 Lindner V, Fingerle J, Reidy M A. Mouse model of arterial injury.  Circ Res. 1993;  73 792-796
    Google Scholar
  • 29 Lusis A J. Atherosclerosis.  Nature. 2000;  407 233-241
    Google Scholar
  • 30 Metcalf D. Stem cells, pre-progenitor cells and lineage-committed cells: are our dogmas correct?.  Ann N Y Acad Sci. 1999;  872 289-303
    Google Scholar
  • 31 Motoike T, Markham D W, Rossant J, Sato T N. Evidence for novel fate of Flk1+ progenitor: Contribution to muscle lineage.  Genesis. 2003;  35 153-159
    Google Scholar
  • 32 Müller P, Pfeiffer P, Koglin J. et al . Cardiomyocytes of noncardiac origin in myocardial biopsies of human transplanted hearts.  Circulation. 2002;  106 31-35
    Google Scholar
  • 33 Orlic D, Kajstura J, Chimenti S. et al . Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium.  Nature. 2001;  410 701-705
    Google Scholar
  • 34 Preston R A, Jy W, Jimenez J J. et al . Effects of severe hypertension on endothelial and platelet microparticles.  Hypertension. 2003;  41 211-217
    Google Scholar
  • 35 Quaini F, Urbanek K, Beltrami A P. et al . Chimerism of the transplanted heart.  N Engl J Med. 2002;  346 5-15
    Google Scholar
  • 36 Rafii S, Lyden D. Therapeutic stem and progenitor cell transplantation for organ vascularization and regeneration.  Nat Med. 2003;  9 702-712
    Google Scholar
  • 37 Rauscher F M, Goldschmidt-Clermont P J, Davis B H. et al . Aging, progenitor cell exhaustion, and atherosclerosis.  Circulation. 2003;  108 457-463
    Google Scholar
  • 38 Rehman J, Li J, Orschell C M, March K L. Peripheral blood „endothelial progenitor cells” are derived from monocyte/macrophages and secrete angiogenic growth factors.  Circulation. 2003;  107 1164-1169
    Google Scholar
  • 39 Sabatier F, Darmon P, Hugel B. et al . Type 1 and type 2 diabetic patients display different patterns of cellular microparticles.  Diabetes. 2002;  51 2840-2845
    Google Scholar
  • 40 Sata M, Saiura A, Kunisato A. et al . Hematopoietic stem cells differentiate into vascular cells that participate in the pathogenesis of atherosclerosis.  Nat Med. 2002;  8 403-409
    Google Scholar
  • 41 Simper D, Stalboerger P G, Panetta C J, Wang S, Caplice N M. Smooth muscle progenitor cells in human blood.  Circulation. 2002;  106 1199-1204
    Google Scholar
  • 42 Steffel J, Wernig M, Knauf U. et al . Migration and differentiation of myogenic precursors following transplantation into the developing rat brain.  Stem Cells. 2003;  21 181-189
    Google Scholar
  • 43 Strauer B E, Brehm M, Zeus T. et al . Intracoronary, human autologous stem cell transplantation for myocardial regeneration following myocardial infarction.  Dtsch Med Wochenschr. 2001;  126 932-938
    Google Scholar
  • 44 Strauer B E, Brehm M, Zeus T. et al . Repair of infarcted myocardium by autologous intracoronary mononuclear bone marrow cell transplantation in humans.  Circulation. 2002;  106 1913-1918
    Google Scholar
  • 45 Strehlow K, Werner N, Berweiler J. et al . Estrogen Increases Bone Marrow-Derived Endothelial Progenitor Cell Production and Diminishes Neointima Formation.  Circulation. 2003;  107 3059-3065
    Google Scholar
  • 46 Tepper O M, Galiano R D, Capla J M. et al . Human endothelial progenitor cells from type II diabetics exhibit impaired proliferation, adhesion, and incorporation into vascular structures.  Circulation. 2002;  106 2781-2786
    Google Scholar
  • 47 Vasa M, Fichtlscherer S, Aicher A. et al . Number and migratory activity of circulating endothelial progenitor cells inversely correlate with risk factors for coronary artery disease.  Circ Res. 2001;  89 E1-E7
    Google Scholar
  • 48 Walter D H, Rittig K, Bahlmann F H. et al . Statin therapy accelerates reendothelialization: a novel effect involving mobilization and incorporation of bone marrow-derived endothelial progenitor cells.  Circulation. 2002;  105 3017-3024
    Google Scholar
  • 49 Werner N, Junk S, Laufs U. et al . Intravenous transfusion of endothelial progenitor cells reduces neointima formation after vascular injury.  Circ Res. 2003;  93 e17-e24
    Google Scholar
  • 50 Werner N, Priller J, Laufs U. et al . Bone marrow-derived progenitor cells modulate vascular reendothelialization and neointimal formation: effect of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme a reductase inhibition.  Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2002;  22 1567-1572
    Google Scholar
  • 51 Yamaguchi J, Kusano K F, Masuo O. et al . Stromal cell-derived factor-1 effects on ex vivo expanded endothelial progenitor cell recruitment for ischemic neovascularization.  Circulation. 2003;  107 1322-1328
    Google Scholar

Dr. med. Nikos Werner

Medizinische Klinik und Poliklinik, Innere Medizin III (Kardiologie/Angiologie), Universitätskliniken des Saarlandes

66421 Homburg-Saar

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